2015 Fiscal Year Annual Research Report
クォーク物性を解き明かすALICE実験フォトン物理の新展開
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26220707
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
杉立 徹 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80144806)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱垣 秀樹 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90114610)
中條 達也 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 講師 (70418622)
三好 隆博 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60335700)
野中 千穂 名古屋大学, 基礎理論研究センター, 准教授 (10432238)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | クォーク物質 / フォトン物理 / ALICE実験 / クォークグルーオンプラズマ / QGP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
欧州CERN研究所ALICE共同実験に私たちが建設導入した高分解能フォトン検出器PHOS及びジェット対電磁カロリメータDCALを主要測定器とし、LHC原子核衝突が創る超高温領域クォーク物質の強相関物性と完全流体性を解明する。
・昨年5月から衝突エネルギーを倍増した第2期衝突実験が開始され、13TeV陽子＋陽子衝突実験を10月まで継続し、11月から4週間、5TeV/A 鉛＋鉛原子核衝突実験を遂行した。開始当初からPHOS及びDCALとも順調な立ち上がりを示し、両衝突系ともに中性パイ及びイータ中間子の生成量を横運動量の関数として導出済み。新規導入したPHOS/DCAL事象選別システムも鉛原子核衝突に於いてジェット/光子事象選別データの収集に成功する。
・超前方に注目した新たな物理を開拓するため、4モジュール16層から構成するFOCAL検出器PAD読出試作機を10-11月、CERN研究所PS/SPS加速ビームを使って性能評価し、期待通りのエネルギー分解能（20%/√E）を証した。前方物理の様々な可能性を追求しながら検出器仕様の最適化に着手した。
・史上最高衝突エネルギーの陽子衝突及び鉛原子核衝突の様相が少しずつ見えてきた。物理解釈を深める広い分野の理論家との協力が重要であり、流体理論物理を専門とする野中千穗を新たに分担者に迎えた。プラズマ物理研究者との協働も継続し、カラー電磁場との相互作用を陽的に含む新たなQGPモデルや流体力学的不安定性についても検討を行っている。
・第1期衝突実験データの物理解析を徹底する努力も継続した。PHOSとITS/TCPを組み合わせた単光子熱輻射成分の解析から2.76TeV/A鉛＋鉛原子核衝突の創る熱源はハドロン物質の存在限界を遙かに超える3.4兆度(297±12±41MeV)に達していることを論文発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
・LHC第2期衝突実験に向け、わが国大学チームが主導する特色あるフォトン物理を展開するPHOS及びDCAL検出器の一体化導入を当初計画通り期限内に完遂した。陽子衝突実験開始当初から両検出器は順調にデータ収集を続け、11月からの鉛原子核衝突実験も成功裡に完遂した。特に本研究で構築したPHOS/DCALと対向するEMCを組み合わせたジェット/光子事象選別システムも順調に稼働し、同データセットを使った特色あるフルジェット再構成解析が現在進行中である。
・これらの研究活動を強化促進する国際研究会議（ALICE Calo Meeting in Osaka）を10月、大阪市で主催した。また、中條達也は定期的な打合せ会議（ALICE Calo Trigger meeting）を会議招集者として主導している。また、新たな物理を切り拓く超前方FOCAL検出器の開発導入計画も予定通り進めている。
・これらの展開を通して新たな学術分野「強く相互作用する量子多体系」を模索するインフォーマルな活動も名古屋大学にて2回開催した。参加者はQGP物理の専門家のみならず、プラズマ物理、宇宙物理学、宇宙線実験など多岐にわたり活発な議論を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
・当初計画通り本代表/分担が導入した高分解能フォトン検出器PHOS及びジェット対電磁カロリメータDCALを主要測定器とし、LHC第2期衝突実験全期間にわたってフォトン物理の推進に責任を担う。4月現在、加速調整中の第2期衝突実験期間2年目を完遂する。高品位且つ高統計データの収集に責任を担い、責任分担する検出器の較正精度を更に高める。データ収集量及び品位を見極めながらより解析精度を要求する単光子エネルギー分布及びγ-ジェット対相関解析に着手しフォトン物理を主導する。
・新たな物理分野を切り拓く検出器開発にも重点を置く。本年度は実機建設に向けた構造設計を開始するとともに国内外の研究者と協力し共同建設組織を立ち上げる。杉立徹及び濱垣秀樹は挑戦的な若手研究者及び大学院生の新規参入を積極的に応援しながら、中條達也と共にLOI/MOU策定を進める。
・杉立徹はわが国解析拠点の責任を担う。今後収集する膨大な衝突実験データを速やかに解析する多数多様な要請に対応するため、広島大で運用する地域データ解析拠点に加えて、中條達也と協力して筑波大に新たな解析拠点を構築する。
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